Plastik dasar bersifat isolasi listrik, tetapi dengan bahan tambahan yang tepat, plastik dapat menjadi konduktif. Plastik penghantar listrik dapat digunakan untuk menggantikan komponen logam dan meningkatkan keberlanjutan di beberapa bidang konstruksi konektor. Pembuatannya membutuhkan lebih sedikit energi dan lebih ringan, sehingga mengurangi bobot sistem, yang merupakan pertimbangan yang sangat penting dalam aplikasi seperti kendaraan listrik (EV). Bobotnya yang lebih ringan juga mengurangi emisi gas rumah kaca yang terkait dengan transportasi dan logistik.
FAQ ini mengulas tiga tingkat konduktivitas yang terdapat pada plastik, termasuk perlindungan antistatis, perlindungan pelepasan muatan listrik statis (ESD), dan pelindung interferensi elektromagnetik (EMI). Kemudian melihat bagaimana plastik konduktif listrik dapat dibuat menggunakan karbon hitam, serat karbon, karbon nanotube (CNT), dan partikel logam, penggunaan mikrotomografi ALS untuk mengoptimalkan fabrikasi plastik konduktif dan ditutup dengan perbandingan kinerja pelindung EMI. plastik konduktif versus pelindung logam konvensional.
Resistivitas permukaan lebih besar dari 1014 Ohm-cm dianggap sebagai isolator. Tiga tingkat resistivitas pada plastik konduktif adalah:
- 1012 untuk 106 Ohm-cm, digunakan untuk perlindungan anti-statis,
- 106 untuk 104 Ohm-cm, digunakan untuk perlindungan ESD, dan
- Di bawah 104 Ohm-cm, digunakan untuk pelindung EMI.
Aditif sterat seperti pentaerythritol tetrastearate (PETS), juga disebut pentaerythritol nitrate ester, biasanya digunakan untuk memberikan perlindungan anti-statis. Memproduksi plastik konduktif melibatkan trade-off antara biaya, konduktivitas, kekuatan mekanik, dan kemampuan kerja material. Selain aditif sterate, aditif lainnya berkisar dari karbon hitam hingga partikel logam.
Karbon hitam tidak mahal dan banyak digunakan untuk membuat plastik konduktif untuk perlindungan anti-statis dan pelindung EMI berperforma rendah.
Serat karbon lebih konduktif dibandingkan karbon hitam dan menambah kekuatan mekanik. Mereka memproduksi plastik konduktif ringan yang digunakan untuk komponen struktural dalam aplikasi otomotif dan ruang angkasa.
CNT digunakan untuk memproduksi plastik konduktif dengan sifat anti-statis dan pelindung EMI untuk komponen elektronik seperti sensor dan aktuator.
Partikel logam halus seperti perak atau tembaga juga digunakan untuk memproduksi plastik konduktif. Plastik ini memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengisi berbasis karbon dan digunakan untuk memberikan pelindung EMI pada konektor dan rumah perangkat elektronik.
Pemrosesan itu penting
Pemrosesan plastik yang diisi dengan partikel logam terdispersi berdampak besar pada kinerja. Para ilmuwan telah menggunakan mikrotomografi sumber cahaya canggih (ALS) untuk mempelajari pembuatan plastik dengan partikel logam yang tersebar halus. Sistem ALS menggabungkan fluks sinar-X yang sangat tinggi dan cahaya inframerah untuk menangkap gambar tiga dimensi dari struktur internal suatu material dengan resolusi nanometer atau mikrometer.
Dalam satu percobaan, para ilmuwan membangun tahap pemanasan khusus pada garis pancaran ALS sehingga mereka dapat mengamati plastik konduktif pada berbagai suhu. Sebelum anil, komponen cetakan yang disuntikkan memiliki konduktivitas yang buruk. Selama anil, partikel tembaga dan timah dalam sampel didistribusikan kembali dan konduktivitas listrik meningkat secara signifikan. Memahami bagaimana anil meningkatkan konduktivitas akan mendukung peningkatan proses fabrikasi (Gambar 1).
Fleksibilitas dan keberlanjutan
Selain meningkatkan keberlanjutan, plastik konduktif mendukung fleksibilitas yang lebih besar dalam desain konektor. Untuk aplikasi seperti sistem otomotif, plastik konduktif dapat memberikan stabilitas lingkungan, kemampuan daur ulang, penghematan berat, dan kinerja mekanis yang tinggi. Plastik konduktif juga dapat mendukung faktor bentuk kecil dan geometri kompleks yang diperlukan untuk konektor dalam aplikasi pemrosesan data dan komunikasi.
Plastik yang berbeda dapat digunakan untuk mendukung persyaratan kinerja biaya tertentu, dan konsentrasi pengisi logam dapat disesuaikan untuk memberikan tingkat perlindungan yang diperlukan. Penggunaan plastik konvensional memerlukan penambahan pelindung logam menggunakan opsi deposisi, pelapisan, stamping, atau opsi fabrikasi lainnya yang menambah kompleksitas dan biaya.
Seberapa bagus pelindung emi plastik konduktif?
Pelindung EMI plastik konduktif dapat memberikan tingkat kinerja yang sebanding dengan pelindung logam jika menggunakan plastik yang tepat. Misalnya, kerugian penyisipan dan kinerja crosstalk dari dua plastik konduktif dibandingkan dengan komponen logam. Rumah plastik menunjukkan kinerja yang hampir sama dengan bagian logam (Gambar 2).
Kesimpulan
Plastik konduktif berkontribusi terhadap keberlanjutan karena memerlukan lebih sedikit energi untuk diproduksi, dan menghasilkan pelindung yang lebih ringan dibandingkan dengan pilihan pelindung berbasis logam. Dengan menyempurnakan kepadatan partikel logam yang tersebar dalam plastik dan mengendalikan proses anil, kinerja pelindung EMI dapat dikontrol. Hal ini dapat dibandingkan dengan pelindung yang diberikan oleh desain berbasis logam murni.
Referensi
Membuat Produk yang Lebih Ringan dan Lebih Murah dengan Plastik Konduktif, Konektivitas TE
Kontak untuk Komposit Polimer Konduktif Listrik, Fraunhofer
Menjelajahi Bidang Plastik Konduktif Listrik, Jamcor
Wawasan tentang Plastik Konduktif, Dispesion Modern
Konektivitas TE Menggunakan ALS untuk Meningkatkan Plastik Konduktif, Berkeley Lab